MEH控制系統(tǒng)實現(xiàn)高低壓汽源自動切換的探討

石彩風，潘海峰 （內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

MEH控制系統(tǒng)實現(xiàn)高低壓汽源自動切換的探討

石彩風，潘海峰 （內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

針對當前電廠汽動給水泵高低壓汽源自動切換的難題，如何實現(xiàn)從小機低壓汽源自動切到高壓汽源，保證鍋爐給水的穩(wěn)定。通過試驗和控制思路修改來實現(xiàn)，以便降低機組的事故和非停的發(fā)生。因此進行了大量理論和實際的探索。

MEH控制系統(tǒng)；自動切換；轉速控制

1 汽動給水泵現(xiàn)狀介紹

1.1 汽動給水泵簡介

汽動給水泵汽輪機本體是杭州汽輪機廠制造，汽動給水泵控制系統(tǒng)（MEH）是南京西門子電站自動化有限公司產(chǎn)品，能夠接受給水控制系統(tǒng)的指令，對小汽輪機進行轉速閉環(huán)控制。同時還包括小汽輪機給水泵ETS保護、試驗等邏輯，本系統(tǒng)有方便靈活的組態(tài)功能，并可與電廠DCS控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)信息共享。

1.2 控制系統(tǒng)簡介

驅動汽輪機的蒸汽來自兩路汽源，備用汽源是鍋爐高壓汽源（冷再熱汽源），工作汽源是主汽輪機的四段抽汽汽源，在每一路上設有調(diào)節(jié)汽閥各一個，蒸汽由調(diào)節(jié)汽閥出來匯到一起進入主汽閥。每臺汽泵的調(diào)速范圍為3000～5600r/min。 控制系統(tǒng)有三種運行方式：鍋爐自動，轉速自動和手動，三種方式的切換由軟件實現(xiàn)。

1.3 控制系統(tǒng)主要功能：鍋爐給水量自動控制；給水泵汽輪機轉速自動控制；調(diào)節(jié)閥閥位控制；超速保護和試驗；小汽輪機給水泵ETS跳閘保護及首出。

1.4 系統(tǒng)硬件配置

每套MEH控制系統(tǒng)可用于控制電廠1臺50%給水泵汽輪機。單元機組共有兩個機柜。MEH1控制柜控制＃1小汽機給水泵。MEH2控制柜控制＃2小汽機給水泵，每個控制柜主要由24VDC模件控制電源、220VAC/24VDC電源轉換器、AS414-H DPU及I/O SIM模件等組成。MEH控制柜通過網(wǎng)絡接口CP443-1模件連到西門子DCS系統(tǒng)的工廠總線上。

2 汽動給水泵當前存在的問題

2.1 本體系統(tǒng)問題

雖然，系統(tǒng)設計備用汽源的容量滿足最大100%的負荷，但是設計實際為：備用汽源只是作為補充汽源，當?shù)蛪浩闯隽Σ蛔銜r，高壓汽源作為補充汽源，穩(wěn)定給水。沒有設計高壓汽源單獨帶汽輪機的思路，并且高壓汽源的延遲較長，大約60s以上。并且，高壓汽源管路疏水設計不滿足系統(tǒng)熱備。

2.2 控制系統(tǒng)問題

控制系統(tǒng)設計和調(diào)試時，只是根據(jù)本體系統(tǒng)要求，設計一個調(diào)節(jié)回路，閥門對應流量曲線只是滿足低壓汽源出力不足時，高壓汽源作為補充汽源的要求，無法滿足一旦低壓汽源失去，由高壓汽源單獨控制鍋爐給水。如果低壓汽源跳閘，只有運行人員干預，在負荷較高的情況下，運行人員基本調(diào)整不了，鍋爐肯定滅火。

內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司2號機組由于控制調(diào)整不當，造成除氧器水位高三值動作，切除四段抽汽，造成汽動給水泵低壓汽源失去，高調(diào)門動作遲緩，沒有穩(wěn)定給水，造成汽包水位低二值動作，鍋爐滅火。

3 汽動給水泵高低壓汽源切換的模擬試驗

3.1 試驗思路

通常情況下采用低壓汽源供汽，由低調(diào)門控制進入汽機蒸汽流量，但是由于系統(tǒng)工況的變化，當?shù)驼{(diào)門隨著給水指令達到全開后，還不能達到給水指令下的目標轉速，這時高調(diào)門逐漸開啟，來補充低調(diào)門的出力不足。本次試驗就是針對四抽汽源完全失去以后，通過人為干預，小機是否能很快實現(xiàn)由冷再經(jīng)小機高調(diào)門來維持小機的正常運行，提高機組的可靠性，積累實際經(jīng)驗，對系統(tǒng)進行改造，以便實現(xiàn)高低壓汽源的自動無擾切換，來提高機組的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 試驗經(jīng)過

試驗前先關閉了11、12小機冷再供汽電動門，在MEH邏輯中強制11、12小機高調(diào)門至全開和全關，高調(diào)門活動正常，小機轉速無變化。

11小機試驗經(jīng)過如下，試驗前后參數(shù)曲線如圖1、圖2所示。

（1）2014年5月9日21:48:50，1號機組負荷339.048MW，汽包水位10mm，11小機高調(diào)門開度0.4%，低調(diào)開度55.3%，PID指令輸出為32.1%，小機轉速穩(wěn)定在4203rpm，運行人員DCS畫面操作關閉11小機低壓進汽電動門，21:50:25電動門全關到位。

（2）21:50:01, 11小機進汽壓力開始下降，11小機轉速下降， PID指令輸出增大。

（3）21:50:09, PID指令輸出為35.87%，高調(diào)門開始開啟，低調(diào)門開度63.3%。

（4）21:50:16, 11小機轉速3979rpm，目標轉速4513rpm，偏差＞500rpm，給水自動跳出。

圖1 試驗前參數(shù)曲線

圖2 試驗后參數(shù)曲線

（5）運行人員手動調(diào)節(jié)11小機轉速至4222rpm，增加11小機出力，高調(diào)門逐漸開啟。21:52:20，汽包水位、給水流量開始平穩(wěn)。

（6）21:53:42，投入11小機自動，系統(tǒng)各參數(shù)都恢復正常。

（7）11小機試驗前后相關參數(shù)如表1所示。

表1 試驗前后相關參數(shù)

因此，通過試驗數(shù)據(jù)和試驗方法分析，負荷和水位波動不大，完全通過控制邏輯修改和系統(tǒng)高造，可以實現(xiàn)高低壓汽源的自動切換，想實現(xiàn)無擾，必須對本體和控制邏輯進行全面改造，才有可能實現(xiàn)。

4 汽動給水泵高低壓汽源自動切換的實現(xiàn)方法

4.1 控制邏輯的修改

原控制邏輯是轉速控制調(diào)節(jié)器為一個，輸出通過流量和閥門特性函數(shù)分別作用到高、低壓調(diào)節(jié)閥門上，控制閥門開關，來控制汽機轉速。

小機低調(diào)門與高調(diào)門的閥門控制特性函數(shù)，低調(diào)閥的控制特性，如表2所示。高調(diào)閥的控制特性，如表3所示。

表2 低調(diào)閥的控制特性表

表3 高調(diào)閥的控制特性表

因此，當PID控制指令達到35%時，小機開度達到68.5%左右，高調(diào)門才開始按對應指令動作。

為了保證高調(diào)閥快速動作進行邏輯修改，設計兩套轉速控制調(diào)節(jié)器，原來保留，在低壓汽源低于0.2MPa時（判斷低壓汽源失去），切到第二套轉速調(diào)節(jié)回路，此時原轉速調(diào)節(jié)器跟蹤第二套轉速調(diào)節(jié)器的輸出。

第二套調(diào)節(jié)器的小機低調(diào)門與高調(diào)門的閥門控制特性函數(shù)，低調(diào)閥的控制特性，如表4所示。高調(diào)閥的控制特性，如表5所示。

表4 低調(diào)閥的控制特性表

表5 高調(diào)閥的控制特性表

在負荷400MW時，進行試驗，高低壓汽源進行自動切換，切換成功。小機試驗前后相關參數(shù)如表6所示。

4.2 控制策略改變

低調(diào)門控制汽輪機轉速，高調(diào)門維持低壓汽源的壓力，保證低壓汽源的壓力，來保證穩(wěn)定給水。這一控制思路需要改變控制方式，原轉速控制的低壓調(diào)節(jié)閥不變，再增加高調(diào)閥的壓力控制回路。這種控制策略改動較大，需要調(diào)試，并且要增加就地測點，工作量較大。但是控制思路還是比較新的，可以進行嘗試。

表6 小機試驗前后相關參數(shù)

5 汽動給水泵高低壓汽源實現(xiàn)自動切換的效果

5.1 大大提高機組運行的可靠性和經(jīng)濟性

如果除氧器水位控制不當，造成低壓汽源切除，高壓汽源可以自動投入，可以維持汽包水位在正常范圍內(nèi)。保證機組安全穩(wěn)定，不會造成鍋爐滅火和汽機跳閘，大大降低機組啟停的費用。

5.2 控制思路的共享

為其他電廠提供參考，便于交流，相互學習和提高，解決電廠控制系統(tǒng)的難題。

6 結語

經(jīng)過試驗和實踐驗證，對我廠汽動給水泵高低壓汽源自動切換的控制思路進行闡述。可以防止低壓汽源失去，高壓汽源可以自動投入，保證鍋爐給水的穩(wěn)定，降低鍋爐滅火和機組非停的發(fā)生。可以為其他電廠提供參考。

[1] 孫揚聲.自動控制理論[M]. 北京: 中國電力出版社, 2007.

[2] 王加漩. 熱工基礎及熱力設備(下冊) [M]. 北京: 水利電力出版社, 1988.

[3] 張玉鐸, 王滿稼. 熱工自動控制系統(tǒng)[M]. 北京: 水力電力出版社, 1985.

A Discussion on the MEH Control System to Realize the High and Low Pressure Steam Source Automatic Switch

Aiming at the existing problem of the automatic switching of the high and low pressure steam source for the power plant steam turbine feed water pump. How to achieve the small steam turbine switch to the high-pressure steam source automatically as the low-pressure steam source is lost, so as to ensure the stability of the boiler feed water supply. Throughtesting and change of control ideas, the occurrence of accidents and non-stop could be reduced. Therefore, the authors have made a lot of theoretical and practical exploration.

MEH control system; Automatic switch; Speed control

B

1003-0492(2015)02-0084-03

TP273

石彩風（1983-），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，本科，現(xiàn)就職于內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，一直從事火力發(fā)電廠檔案管理工作。

潘海峰（1976-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，高級工程師，工程碩士，現(xiàn)就職于內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司，長期從事熱控專業(yè)技術管理工作。